​碳纖維線是由碳纖維製成的線狀材料。碳纖維是一種含碳量在 90% 以上的高強度、高模量纖維，它主要由碳元素組成，通過有機纖維（如聚丙烯腈纖維、粘膠纖維等）在高溫環境下經過一係列複雜的碳化等工藝處理後得到。碳纖維線繼承了碳纖維的諸多優異性能，如高強度、高模量、低密度等。碳纖維線的製造工藝是複雜的，主要體現在以下幾個方麵：
原材料選擇與處理
原料純度要求高：生產碳纖維線的主要原材料如聚丙烯腈（PAN）、瀝青或人造絲等有機纖維，對純度和品質要求極高。例如 PAN 作為最常用的原料，其雜質含量必須嚴格控製，否則會影響後續碳纖維線的性能。
原料配方精準：在使用 PAN 作為原料時，其與其他添加物的配比需要精確控製。實驗和實踐表明，PAN 和聚氨基丙烯酸酰胺的比例在 79%：21% 左右時，能夠獲得較為理想的碳纖維原絲，比例的微小偏差都可能對最終產品的性能產生重大影響。
纖維紡絲
工藝參數控製嚴格：紡絲過程需要高度精確地控製溶液的濃度、溫度、壓力、擠出速度等工藝參數，以確保絲束的直徑均勻性和內部結構的一致性。任何一個參數的波動都可能導致絲束出現粗細不均、內部缺陷等問題，影響碳纖維線的質量。
拉伸過程要求高：拉伸過程需要合適的拉伸倍數和速度，使纖維的分子結構取向有序，提高纖維的強度和模量。拉伸倍數不足或速度不當，會使纖維的取向度不夠，力學性能無法達到要求；而拉伸過度則可能導致纖維斷裂。
預氧化
多階段溫度控製：預氧化通常分為低溫和中溫兩步，低溫階段在 220-300 攝氏度之間，中溫階段在 400-600 攝氏度之間。每個階段的溫度控製、升溫速率、保溫時間等都需要精確把控，否則會影響碳纖維的最終性能和結構。例如，溫度過高或升溫過快可能導致纖維表麵氧化過度，內部結構不均勻；溫度過低或保溫時間不足，則無法達到預期的氧化效果。
氣氛控製：預氧化過程需要在特定的氣氛中進行，一般是在空氣中進行熱氧化和環化反應，使纖維形成耐熱梯形結構。氣氛中的氧氣含量、氣流速度等因素也會對預氧化效果產生影響，需要嚴格控製。
碳化和石墨化
高溫環境與設備要求：碳化是在 1000-2000 攝氏度的高溫環境中進行，石墨化則需要將溫度升高至 3000 攝氏度左右。這對設備的耐高溫性能、溫度控製精度、加熱均勻性等都提出了極高的要求。同時，為了防止纖維在高溫下氧化，還需要在惰性氣體保護下進行，這增加了工藝的複雜性和設備的成本。
結構與性能調控：在碳化和石墨化過程中，纖維中的非碳原子逐漸逸出，碳原子重新排列形成石墨微晶結構。這一過程中，溫度、時間、氣氛等因素的變化都會影響石墨微晶的尺寸、取向和含量，進而影響碳纖維線的強度、模量等性能。因此，需要精確控製工藝參數，以獲得高性能的碳纖維線。
表麵處理與後加工
表麵處理工藝多樣：為了提高碳纖維線的耐腐蝕性、與基體材料的粘附性等性能，需要對其進行表麵處理。常見的表麵處理方法有氧化處理、塗覆處理等，每種方法都有其特定的工藝參數和操作要求，需要根據碳纖維線的具體應用需求進行選擇和優化。
後加工精度要求高：根據不同的用途，碳纖維線可能需要進行進一步的加工，如編織、纏繞、切割等。這些後加工過程對碳纖維線的尺寸精度、表麵質量等要求較高，需要使用專門的設備和工藝進行操作，以確保碳纖維線能夠滿足應用要求。